FR2476394A1 - ELECTRIC CONTACT ELEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING SUCH AN ELEMENT - Google Patents

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Abstract

UN ELEMENT DE CONTACT ELECTRIQUE DANS LEQUEL UN REVETEMENT CONTENANT UN METAL PRECIEUX ETOU UN ALLIAGE DE METAUX PRECIEUX EST APPLIQUE SUR UN SUPPORT SOUS L'EFFET D'UN RAYONNEMENT LUMINEUX A HAUTE ENERGIE, DOIT ETRE PERFECTIONNE DE FACON A PERMETTRE D'APPLIQUER PARFAITEMENT ET SUR DE GRANDES SURFACES DE FAIBLES QUANTITES D'UN METAL PRECIEUX OU D'UN ALLIAGE DE METAUX PRECIEUX N'EXCEDANT PAS CE QUI EST NECESSAIRE POUR LE BUT D'UTILISATION. CE RESULTAT EST OBTENU GRACE AU FAIT QUE LE REVETEMENT ET LE SUPPORT SONT ASSEMBLES L'UN A L'AUTRE PAR FUSION DANS UNE COUCHE DE LIAISON REALISEE A L'AIDE DU RAYONNEMENT LUMINEUX A PARTIR DU REVETEMENT TOTALEMENT FONDU.AN ELECTRICAL CONTACT ELEMENT IN WHICH A COATING CONTAINING PRECIOUS METAL AND OR A PRECIOUS METAL ALLOY IS APPLIED ON A SUPPORT UNDER THE EFFECT OF HIGH-ENERGY LIGHT RADIATION, MUST BE PERFECTED SO THAT IT CAN BE PERFECTLY APPLIED AND PERFECTLY APPLIED LARGE SURFACES OF LOW QUANTITIES OF PRECIOUS METAL OR A PRECIOUS METAL ALLOY NOT EXCEEDING NECESSARY FOR PURPOSE OF USE. THIS RESULT IS OBTAINED THANKS TO THE FACT THAT THE COATING AND THE SUPPORT ARE ASSEMBLED TO ONE ANOTHER BY MERGING IN A BINDING LAYER USED WITH THE LIGHT RADIATION FROM THE TOTALLY MELTED COATING.

Description

La pircsente invention a Pour objet un élément de contact électrique /The subject of the invention is an electrical contact element /

cians lequel, sous l'action de radiations lumineuses de haute nerc;ie, on appliJ.ue sur un élément support en métal coammun au moins une couche.ui contient au moins un métai pr-ceux. et/ou un alliacge de métal précieux. L'invention a calemenet pour objet un procédé avantageux pour fabriquer un cians which, under the action of light radiation of high nerc; ie, is applied on a support element in metal coammun at least one layer.ui contains at least one metai pr-those. and / or a precious metal alloy. The subject of the invention is calmly an advantageous process for manufacturing a

tel clément de contact.such a kind of contact.

On clnnaît des métaux prècieux dont les alliages et les matériaux composites sont utilisés dans un large domaine. Ils satisfont aux conditions requises car ils présentent une bonne conductibilité électrque et thermiue, une faible tendance à l'usure et au soudage, ainsi qu'une résistance élevée à la corrosion et une stabilité mécanique suffisante, toutes ces qualités se combinant entre elles de façon optimale. Etant donné le prix élevé des métaux précieux, il est nécessaire de les utiliser avec la plus grande parcimonie. On connait en conséquence des solutions économiques d'utilisation de métaux précieux qui consistent essentiellement à appliquer le métal précieux uniquement à l'emplacement de contact proprement dit, c'est-à-dire là o l'on a besoin des qualités indiquées plus haut. Precious metals are known whose alloys and composite materials are used in a wide field. They meet the required conditions because they have good electrical and thermal conductivity, a low tendency to wear and to weld, as well as a high resistance to corrosion and sufficient mechanical stability, all these qualities combining together in a way optimal. Given the high price of precious metals, it is necessary to use them very sparingly. Consequently, economical solutions for the use of precious metals are known, which essentially consist in applying the precious metal only to the contact location proper, that is to say where the qualities indicated above are needed. .

L'état de la technique connu comprend de plus l'appli- The prior art also includes the application

cation par soudage sur un support de morceaux de fil métalli-' que, tronçons de profilés, billes et plaquettes d'apport par soudure ou éléments analogues en métal précieux. On peut ainsi réaliser un revêtement par points ou îlots en métal précieux. Mais, par suite de la disposition et de la forme géométrique des outils de coupe, les procédés connus dans lesquels il est fait appel à des morceaux de fil métallique ou de profilé nécessitent l'utilisation de volumes minimaux déterminés du métal précieux, de sorte qu'on est souvent obligé d'utiliser plus de métal précieux que celà ne serait nécessaire pour réaliser le contact et lui donner la.-durée de cation by welding on a support of pieces of metallic wire, sections of sections, balls and plates of filler by welding or similar elements of precious metal. It is thus possible to produce a coating by points or islands of precious metal. However, owing to the arrangement and the geometrical shape of the cutting tools, the known methods in which pieces of wire or profile are used require the use of determined minimum volumes of the precious metal, so that '' we are often forced to use more precious metal than would be necessary to make the contact and give it the duration of

vie exicxée.exicxated life.

De même,lorsqu'on soude des billes et des plaquettes,  Likewise, when welding beads and platelets,

on doit également s'en tenir à une grandeur minimale détermi- we must also stick to a certain minimum quantity

née (poids minimal) si l'on veut pouvoir automatiser le processus d'amenée. La fabrication de ces billes ou plaquettes en matériau pour contact nécessite une opération de travail préliminaire supplémentaire. Dans tous les procédés de soudage électrique par résistance, qu'il s'agisse d'utiliser des morceaux de fil ou de profilé ou d'effectuer des soudages d'apport avec billes ou plaquettes, la pression de soudage qui s'exerce nécessairement entre la couche de revêtement et le support peut éventuellement être désavantageuse, car elle peut provoquer des déformations indésirables, notamment avec  born (minimum weight) if you want to be able to automate the feeding process. The production of these balls or plates of contact material requires an additional preliminary working operation. In all electrical resistance welding processes, whether using pieces of wire or profile or carrying out filler welds with balls or plates, the welding pressure which is necessarily exerted between the coating layer and the support may possibly be disadvantageous, since it can cause undesirable deformations, in particular with

des supports de contact minces.thin contact supports.

On sait de plus réunir un support à une couche de revêtement par soudage au laser effectué depuis la face arrière du support, le rayonnement laser traversant le support et assemblant la couche d'application au support dans une zone de soudage limitée ne s'étendant pas sur toute la surface de pose. C'est donc un but de l'invention d'appliquer correctement et sur une grande surface sur un support des volumes de métal précieux ou d'alliage de métal précieux correspondant à ce qui est nécesoaLre pour le but d'utilisation cherché. Ce résultat est obtenu par l'invention grâce au fait que la couche de métal précieux et le support s rnt F =par fusion à  It is also known to join a support to a coating layer by laser welding carried out from the rear face of the support, the laser radiation passing through the support and joining the application layer to the support in a limited welding area which does not extend over the entire installation surface. It is therefore an object of the invention to apply correctly and over a large area on a support volumes of precious metal or precious metal alloy corresponding to what is necessary for the intended use. This result is obtained by the invention thanks to the fact that the precious metal layer and the support s rnt F = by fusion at

l'intérieur d'une couche de liaison produite à partir du-re-  the inside of a tie layer produced from the-

vêtement totalement mis en fusion par radiations lumineuses. garment totally fused by light radiation.

Un tel élément de contact peut être réalisé avec la quantité de métal précieux qui est déterminée par la théorie en fonction du but d'utilisation et la-durée de vie prévue, ce qui est particulièrement avantageux en ce qui concerne le-prix de revient. En outre, dans la couche de liaison réalisée sous l'effet des radiations, on obtient un assemblage par fusion parfait sur une grande surface entre le revêtement et le support, présentant une résistance de contact constante et de  Such a contact element can be produced with the quantity of precious metal which is determined by theory according to the purpose of use and the expected service life, which is particularly advantageous with regard to the cost price. In addition, in the bonding layer produced under the effect of radiation, a perfect fusion bond is obtained over a large area between the coating and the support, having a constant contact resistance and

faible valeur.low value.

Selon un mode de réalisation avantageux du procédé per- According to an advantageous embodiment of the process per-

mettant d'obtenir un élément de contact sous l'effet de radiations lumineuses, le revêtement est relié par fusion au support en faisant fondre totalement i matériau de revêtement La réalisation de la liaison par fusion s'effectue ainsi sans aucun effet mécanique de pression sur le matériau support. Avec ce procédé, on peut faire des applications aussi bien de métaux précieux purs Sue d'alliages à base de ces métaux. Du fait que l'énergie opère ponctuellement au foyer du faisceau lumineux, l'échauffement est étroitement limité, ce qui évite toute :.sper..oL non contrôlée du métal prccieux sur le matd-r au su:pport. 2u contrakre, de Facon trIs favorable, parsuite de la tensionr, suierficielie et Je la concentration thermiic.ue,  putting to obtain a contact element under the effect of light radiation, the coating is connected by fusion to the support by completely melting i coating material The realization of the fusion connection is thus carried out without any mechanical effect of pressure on the support material. With this process, applications can be made of both pure precious metals and alloys based on these metals. Because the energy operates punctually at the focus of the light beam, the heating is closely limited, which avoids any: .sper..oL uncontrolled precious metal on the matd-r in su: pport. 2u contrary, very favorably, following tension, suierficielie and I the thermal concentration,

l.e matdrf au dun revtemrent prend la foerme de gouttes ou demi- the matdrf on a revtemrent takes the drops or half

s5plre.s ce u:., dans des cas favorables, lui permet d'être  s5plre.s this u:., in favorable cases, allows it to be

ut.ies- cornroie surface de contact sans traitement complémentaire.  ut.ies- contact strap without additional treatment.

cz a constatu ue l'asserimUlacge par fusion obtenu par effet de ra. ::onnement lumineux peut être avantageusement rtai es' au mo-en de ra/ons laser riches en énergie élevée rc. et notamr-ient avec dres lasers à rubis. Les rayons laser otenus au mont.en des lasers a rubis se prêtent particulièrement à la fusion de matc.riaux de contact car, en raison de leur lcncueur d'onde,.Is sont mieux absorbas par les me-taux que, par exemple, ceux *iui proviennent des lasers à gaz (lasers à c1az carboniúue) . De façon connue en soi, l'application par  cz found that asserimUlacge by fusion obtained by ra effect. :: luminous onement can be advantageously rtai es' at the mo-of laser ra / ons rich in high energy rc. and in particular with ruby lasers. The laser rays otenus on the mount in ruby lasers are particularly suitable for the fusion of contact materials because, due to their wavelength, they are better absorbed by metals than, for example, those * which come from gas lasers (carbon dioxide lasers). In a manner known per se, the application by

fusion du revêtement sur le support peut éventuellement s'ef- melting of the coating on the support may possibly be eff-

fectuer sous atmosphère inerte pour éviter toute formation d'oxyde indésirable. La puissance volumique d'énergie de sortie et la durée d'impulsion du rayonnement laser sont à fi.er en fonction du volume de métal à faire fondre et des  carry out under an inert atmosphere to avoid any undesirable oxide formation. The power density of the output energy and the pulse duration of the laser radiation are to be determined according to the volume of metal to be melted and the

valeurs caractéristiques du matériau.  characteristic values of the material.

Selon un développement de l'invention particulièrement avantageux, le matériau de revêtement que l'on utilise pour According to a particularly advantageous development of the invention, the coating material which is used for

la liaison par fusion se présente sous forme pulvérulente.  the fusion bond is in powder form.

Une poudre de ce genre peut contenir un ou plusieurs compo- A powder of this kind may contain one or more ingredients.

- sants mrtalliques, pr6cieux et communs, ainsi que des addi-  - metallic, precious and common health, as well as additives

tifs connus en soi., facilitant la fusion et/ou l'adhérence, comme par exemple l'acide borique. En utilisant plusieurs  known per se., facilitating fusion and / or adhesion, such as for example boric acid. Using multiple

dléments constitutifs ramtalliques pulvérulents on peut éven- of the powdery ramtallic constituent elements it is possible

tuellement realiser l'alliage de métal précieux souhaité dans la même opération de travail que l'application par fusion  you will realize the desired precious metal alloy in the same working operation as the fusion application

du revêtement sur le support.of the coating on the support.

Selon une autre possibilité, éventuellement avantageuse, According to another possibility, possibly advantageous,

le matèrJ.ria de revêtement est utilisé sous forme de pâte. the coating material is used in the form of a paste.

L'util-sation d'un matériau de revêtement en poudre offre l'avantage de permettre l'utilisation de dispositifs doseurs qui sont d'un emploi usuel dans -la métallurgie des The use of a powder coating material offers the advantage of allowing the use of metering devices which are commonly used in the metallurgy of

poudres, ou tels que ceux- qui sont déjà utilisés pour l'ap- powders, or such as those already used for the ap-

pli-cation des crbmes à braser ou à souder dans les installa-  bending of soldering or soldering crbmes in installations

0 tions de soudagre automatiques. Selon un autre mode de  0 automatic welding positions. According to another mode of

-4 2476394-4 2476394

réalisation avantageux lorsqu'on utilise le matériau sous forme de poudre, cette poudre est avantageusement transormée en produit moulé, ce qui facilite la manipulation de la advantageous embodiment when the material is used in powder form, this powder is advantageously transformed into a molded product, which facilitates the handling of the

quantité désirée. On peut avantageusement obtenir un compac-  desired quantity. It is advantageous to obtain a compact

tage de la poudre métallique lors du moulage. Si la fabrication doit s'effectuer en continu, il apparaît avantageux de munir le support d'une couche adhésive sur laquelle le matériau de revêtement est appliqué sous forme de poudre ou sur laquelle on pose le produit moulé  metal powder during molding. If the manufacture must be carried out continuously, it appears advantageous to provide the support with an adhesive layer on which the coating material is applied in the form of powder or on which the molded product is placed.

fabriqué avec la poudre. Sous certaines conditions particu- made with powder. Under certain specific conditions

llères, le matériau de revêtement peut également être avan- the covering material can also be advanced

tageusement utilisé sous la forme d'un tronçon de bande ou de fil. Par rapport aux procédés de.soudage connus, une telle façon de faire offre l'avantage de présenter les qualités  taggedly used in the form of a section of tape or wire. Compared to known welding processes, such an approach offers the advantage of having the qualities

d'une Iiaison totale, technologiquement meilleure et, éven- a total connection, technologically better and,

tuellement, de donner une forme hémisphérique au matériau tuellement, to give a hemispherical shape to the material

de contact.of contact.

EXE;iLPLE DE REALISATIO0 i Sur un support à élasticité de ressort en bronze de béryllium, de dimensions 0,2 x 5 x 60 mm, on fixe un produit moulé en forme de disque de 1 mm de diamètre et 0,3 mm d'épaisseur, fait de poudre de métal précieux (or) pressée, après enduction à l'aide d'un vernis adhésif approprié puis on effectue la fusion par rayonnement d'un laser à rubis avec une énergie de 6W et une durée d'impulsion du rayon laser de ms. On obtient ainsi une surface sensiblement hémisphérique EXE; iLPLE DE REALISATIO0 i On a spring elastic support in beryllium bronze, dimensions 0.2 x 5 x 60 mm, a molded product is fixed in the form of a disc with a diameter of 1 mm and 0.3 mm. thickness, made of pressed precious metal powder (gold), after coating with an appropriate adhesive varnish then fusion is carried out by radiation of a ruby laser with an energy of 6W and a pulse duration of ms laser beam. This gives a substantially hemispherical surface

du nétal précieux, de revêtement sui peut être utilisé direc- precious metal, which can be coated directly

tement comme surface de contact, avec unebonne liaison as a contact surface, with a good bond

mécanique et électrique entre revêtement et support.  mechanical and electrical between coating and support.

ExEmPLE DE REALISATION II Dans ce cas, au lieu de l'élément moulé en or en forme de disque utilisé à l'exemple I, on utilise un mélange de poudre d'or et de poudre d'argent, dans une proportion de 92 % en poids d'or et 8 % d'argent. Sous l'action du laser à EXAMPLE OF EMBODIMENT II In this case, instead of the disc-shaped gold molded element used in Example I, a mixture of gold powder and silver powder is used, in a proportion of 92% by weight of gold and 8% silver. Under the action of the laser at

rubis, il se forme au point de contact un alliage AuAg 8. ruby, an AuAg 8 alloy is formed at the point of contact.

EVEIPLE DE REALISATION!IIREALIZATION BODY! II

Dans une bandelette ou ruban (tape) enroulée sur une bobine, ayant une dimension de 0-,05 x 0,8 min, faite en alliage d'or et nickel suivant une proportion de 95 %é en poids d'or et 5 % de nickel, sont découpées sans chutes des plaquettes e476394 carres de z, 0, O, mm,.ui sont appliquées et pressées par l''tampe de découpace sur le matériau support non enduit. La p'.a uette de métal prc_-eu:. adhère suffisamment sur le r.atér;.au su; pport sous l'effet des forces d'adhérence et de 1' nteroéntrati.on mcanJc. ue entre les surfaces métalliques usi.tu' ce,.u'ele soit entièrement fondue sous l'action du ra-onnemhent laser et prenne ainsi une forme sphérique ayant  In a strip or tape (tape) wound on a reel, having a dimension of 0.05 x 0.8 min, made of gold and nickel alloy in a proportion of 95% é by weight of gold and 5% of nickel, are cut without falling plates e476394 squares of z, 0, O, mm, .ui are applied and pressed by the cutting stamp on the uncoated support material. The metal plate prc_-eu :. sufficiently adheres to the r.atér; .au su; pport under the effect of adhesion forces and 1 nteroéntrati.on mcanJc. eue between the metal surfaces usi.tu 'ce, .u'ele is entirely melted under the action of the ra-onnemhent laser and thus takes a spherical shape having

une 'hauteur dc'environ 0,15 mm.a height of about 0.15 mm.

Ies caractdrrist.cues et avantages de l'invention  The characteristics and advantages of the invention

ressortiront d'ailleurs de la description étui va suivre, à  will also emerge from the description of the case which follows,

titre d'exemple, en référence à la figure unique du dessin annexé représentant sch-6mati.-uement le déroulement de l'opération. On utilise cornme matériau de départ pour un élément de contact élastique 1 un élément en bande 2 fait de matériau à élasticité de ressort qui, dans un poste de nettoyage 3,  by way of example, with reference to the single figure of the appended drawing representing sch-6mati.-uement the progress of the operation. As starting material is used for an elastic contact element 1 a strip element 2 made of spring elastic material which, in a cleaning station 3,

est nettoyé sur toute sa surface et, dans un poste d'enduc- is cleaned over its entire surface and, in a coating station

tion 4, est muni d'une couche de revêtement adhésif. tion 4, is provided with an adhesive coating layer.

A l aide d'un dispositif doseur 5 on dépose sur la surface adhésive de la bande 2 des corps moulés en forme de disques 5 faits de poudre de métal qui doivent former le  Using a metering device 5, discs 5 made of metal powder are deposited on the adhesive surface of the strip 2 in the form of discs.

revêtement des éléments de contact. coating of the contact elements.

La fusion totale du matériau de contact s'effectue dans un poste de soudage 7 par rayonnement d'un laser à rubis, on obtient ainsi une surface de contact sensiblement hémisphérique comme le montre le dessin. Enfin, au moyen d'un outil à étamper ou à découper 8, on-découpe dans le support des éléments de contact 1; en cas de besoin., les points de contact en relief The total melting of the contact material takes place in a welding station 7 by radiation from a ruby laser, a substantially hemispherical contact surface is thus obtained as shown in the drawing. Finally, by means of a stamping or cutting tool 8, the contact elements 1 are cut out in the support; if necessary, the raised contact points

peuvent être soumis à une opération d'empreinte.  may be subject to an impression operation.

6 24763946 2476394

Claims (7)

- EVENDICATIONS electrliue 1. Elément de contac pu -lequel on applique sur un support en métal commun, sous l'action d'un rayonnement lumineux à haute énergie, au moins une couche de revêtement, cette couche de revêtement contenant au moins un métal précieux et/ou un alliage à base de métal précieux, carac- térisé en ce que le revêtement et le support sont reliés l'un à l'autre par fusion suivant une couche de liaison créée à l'aide du rayonnement lumineux à partir du revêtement complètement fondu.- EVENDICATIONS electrliue 1. Contact element pu -lequel which is applied to a support of common metal, under the action of high energy light radiation, at least one coating layer, this coating layer containing at least one precious metal and / or an alloy based on precious metal, characterized in that the coating and the support are connected to each other by fusion in a bonding layer created using light radiation from the coating completely melted. 2. Procédé pour la fabrication d'un élément de contact selon la revendication 1, dans lequel on applicque sur un  2. Method for manufacturing a contact element according to claim 1, in which one applies to a support en métal commun, sous l'action d'un rayonnement lumi- base in common metal, under the action of light radiation neux à haute énergie, au moins une couche de revêtement, cette couche de revêtement contenant un métal précieux et/ou  high energy nous, at least one coating layer, this coating layer containing a precious metal and / or un alliage de métal précieux, caractérisé en ce que le revê- a precious metal alloy, characterized in that the coating tement est relié par fusion avec le support en faisant fondre  is connected by fusion with the support by melting complètement le matériau du revêtement. coating material completely. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce -ue la liaison par fusion s'effectue sous l'action d'un  3. Method according to claim 2, characterized in that the fusion bonding takes place under the action of a rayonnement laser.laser radiation. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce 4. Method according to claim 3, characterized in that qu'on utilise un laser à rubis.that we're using a ruby laser. 5. Procédé selon une quelconque des revendications 2, 5. Method according to any one of claims 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le matériau de revêtement 3 or 4, characterized in that the covering material utilisé pour la liaison par fusion est une poudre.  used for fusion bonding is a powder. 6. Proc6dé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la poudre contient un mélange de plusieurs composants métalliques. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la poudre ou le mélange de poudres contiennent des  6. Proc6dé according to claim 5, characterized in that the powder contains a mixture of several metallic components. 7. Method according to claim 5 or 6, characterized in that the powder or the mixture of powders contains additifs facilitant la fusion et/ou L'adhérence.  additives to facilitate fusion and / or adhesion. S. Procédé selon une quelconque des revendications 5 à  S. Method according to any one of claims 5 to 7, caractérisé en ce que la poudre est liée suivant un corps  7, characterized in that the powder is bonded along a body moulé.mold. 9. Procédé selon une quelconque des revendications 5 à 9. Method according to any one of claims 5 to 7, caractérisé en que la poudre est appliquée sur le support  7, characterized in that the powder is applied to the support sous forme de pâte.in the form of a paste. 10. Procédé selon la revendication 2 ou la revendication 5, caractérisé en ce qu'avant d'appliquer le revêtement, le  10. Method according to claim 2 or claim 5, characterized in that before applying the coating, the st:port est tfun:. ' 'une couche adhCsive.  st: port is tfun :. '' an adhesive layer. Il. Proc d. selon là revendication 2, caractéris6 en ce ue le revêtement est constitu par une portion de bande ou  He. Proc d. according to claim 2, characterized in that the covering consists of a portion of strip or de f.'3. metal].i, e.--from f.'3. metal] .i, e .-- D 12. Procèdu selon la revendication 2, caractérisé en ce ue la forme de l'aiament de contact lui est donn6e lors de D 12. Method according to claim 2, characterized in that the shape of the contact element is given to it when la fusion du mató'riau de revêtement.  the fusion of the coating material.
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